CREST批量单点、优化与构象筛选

已有一批候选结构时，可以直接交给 CREST 批量处理。本例使用四条实际乙醇记录，其中第一条与第四条重复；批量单点和批量优化各保留四条，分级筛选最后留下两个构象家族。

1. 下载并提交#

下载输入、参考数据及绘图资料包，解压后进入 crest-batch-restart，使用 sbatch job.slurm 提交。CPU 分区按 56 核整节点分配和计费；资料包会同时运行最多四个单线程小任务。也可以在已分配的 CPU 作业内执行：

bash run.sh

环境为 CREST 3.0.2、内置 tblite/GFN2；模块同时提供 xTB 6.7.1。本例计算采用电子温度 300 K、accuracy=0.01 和 extreme 几何收敛；Python 与绘图环境由 sisl/0.16.4 模块提供。

2. 多帧XYZ是什么#

每一条记录独立包含原子数、注释和坐标，四条记录连在同一个文件里，不是把 36 个原子拼成一分子。下面是第一条完整输入，单位为 Å：

9
 energy: -11.394339009463 gnorm: 0.000182894148 xtb: 6.7.1 (edcfbbe)
C            1.20003820919234       -0.40811579900941       -0.00400158273974
C            0.00076743532174        0.53385819196878       -0.02287197932838
O           -1.23052236883051       -0.14996101732902       -0.00002503486621
H           -1.25502003462677       -0.76449143973302       -0.74232219635282
H           -0.00240670620014        1.16124173210083        0.87125759755794
H            0.05631989978618        1.18898154678766       -0.90551962578295
H            2.12246852846417        0.16429507934842        0.03639076345276
H            1.15006709448426       -1.05845598849926        0.86596337251828
H            1.21377754580873       -1.02691797793497       -0.90034563835890

输入集合位于 inputs/ensemble.xyz。不同记录应有一致的原子组成与顺序；电荷、自旋和计算方法也要相同，才能直接比较能量。

3. 逐条单点，不改变几何#

完整设置见 inputs/ensemble-sp.toml：

input = "ethanol.xyz"
input_ensemble = "ensemble.xyz"
runtype = "ensemble_singlepoints"
threads = 1
[calculation]
elog = "energies.log"
optlev = "extreme"
[[calculation.level]]
method = "gfn2"
chrg = 0
uhf = 0
accuracy = 0.01

在准备了这份设置和对应 XYZ 的目录中，原生命令是 crest input.toml。运行包中对应 cases/ensemble-sp，结果 crest_ensemble.xyz 保留四条原几何，注释更新为计算能量。

4. 批量优化与分级筛选#

同一份 TOML 的 runtype 改为 ancopt_ensemble，就逐条优化集合；改为 screen_ensemble，则通过多级优化与 CREGEN 处理集合。包内已经分别写好三份完整输入，不需要手动修改：

cat inputs/ensemble-opt.toml
cat inputs/ensemble-screen.toml

cases/ensemble-opt/crest_ensemble.xyz 有四条优化记录；它并不自动等于四个不同构象。cases/ensemble-screen/crest_ensemble.xyz 则有两个筛选后的构象家族，按电子能量排列。

图中横坐标是各自输出文件的记录序号；筛选会重新排序，不能把三个流程相同序号一律当作同一输入。右图是两个实际结构的 xy 投影，右侧整体平移 5 Å，仅用于排版。相对电子能量约为 0 与 1.55 kcal/mol。

5. 查找结果和完整梯度#

head -n 13 cases/ensemble-opt/crest_ensemble.xyz
cat results/batch-data.csv

CSV 给出各流程的记录、电子能量和相对能量。六个 cases/force-* 目录对四条优化记录和两条筛选记录重新做同一几何的单点，crest.engrad 包含总能与所有原子的三分量梯度；本例最大原子力均小于 0.02 eV/Å。梯度的原单位为 Eh/Bohr，换算后的力取其负号，大小单位为 eV/Å。

需要重新检查数据或重画两张图时，在作业环境执行：

python -B verify.py

这些电子能量适合筛选候选构象，不能直接当作溶液自由能或完整热力学构象占比。换成自己的分子时，另建目录准备 XYZ、电荷、自旋和方法；本包的固定参考比较仅针对本例。

下一步可阅读CREST旧版检查点恢复以及构象集合与原生工具。官方输入文件说明中的新增选项应先核对安装版本。